立式熱虹吸再沸器機(jī)械設(shè)計(jì)說明書

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔大連理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)立式熱虹吸式再沸器機(jī)械設(shè)計(jì)說明書學(xué)院（系）：化工機(jī)械與安全學(xué)院專業(yè)：過程裝備與控制工程學(xué)生姓名：孑L闖學(xué)號:201242052指導(dǎo)教師：由宏新、代玉強(qiáng)評閱教師：完成 日期： 2015.10.2大連理工大學(xué)Dalian University of Technolog摘要本課程設(shè)計(jì)主要任務(wù)是設(shè)計(jì)1臺立式熱虹吸式再沸器，作為丙烯-丙烷精儲塔的提 儲段加熱設(shè)備。在大三下學(xué)期的時(shí)候已經(jīng)初步完成了再沸器的工藝部分的設(shè)計(jì)和核算， 本次設(shè)計(jì)主要進(jìn)行再沸器的機(jī)械部分的計(jì)算及校核，包括再沸器各部分的結(jié)構(gòu)說明，筒 體壁厚的計(jì)算，封頭壁厚的計(jì)算，管箱法蘭和管板的計(jì)算，筒體和封頭開孔

2、及補(bǔ)強(qiáng)等。通過3周的工作，已完成了再沸器的機(jī)械參數(shù)的計(jì)算，手工繪制了再沸器的裝配圖1張和管板零件圖1張。文案大全22221111235577111314151516171920212433目錄摘要I1設(shè)計(jì)基礎(chǔ)21.1 項(xiàng)目背景1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)1.3 技術(shù)來源及授權(quán)1.4 項(xiàng)目簡介2 結(jié)構(gòu)工藝說明12.1 管程和殼程物料的選擇2.2 換熱管2.3 管板2.3.1 管板結(jié)構(gòu)尺寸2.3.2 換熱管與管板連接2.3.3 排管及管孔2.4 折流板2.5 接管及連接附件2.6 安全泄放2.7 耳式支座2.8 管箱、管箱法蘭與封頭3 強(qiáng)度計(jì)算133.1 工藝參數(shù)計(jì)算結(jié)果表3.2 計(jì)算條件3.3 強(qiáng)度計(jì)算3.

3、3.1 殼程圓筒計(jì)算3.3.2 前端管箱筒體計(jì)算 3.3.3 前端管箱封頭計(jì)算 3.3.4 后端管箱筒體計(jì)算3.3.5 后端管箱封頭計(jì)算 3.3.6 開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.7 兼作法蘭固定式管板計(jì)算3.3.8 管箱法蘭計(jì)算4 結(jié)論36附錄A過程工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 381設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.1項(xiàng)目背景本項(xiàng)目來源于大連理工大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè)大四年級過程工藝與設(shè)備課 程設(shè)計(jì)題目；設(shè)計(jì)者為過程裝備與控制工程專業(yè)在校大四學(xué)生，與項(xiàng)目發(fā)布者為師生關(guān)系；本項(xiàng)目設(shè)計(jì)裝置為立式熱虹吸式再沸器。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)過程工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（見附錄 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 壓力容器熱交換器長頸對焊法蘭

4、無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差鋼制壓力容器封頭承壓設(shè)備無損檢測石油化工鋼制管法蘭用緊固件1.3技術(shù)來源及授權(quán)A)TSG R0004-2009GB 150-2011GB/T 151-2014JB/T 4703-2000GB/T 17395-2008JB/T 4746-2002NB/T47013-2015SH/T 3404-201320022002化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)，匡國柱、史啟才主編，化學(xué)工業(yè)出版社，年?；瘜W(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊（有機(jī)卷），劉光啟、劉杰主編，化學(xué)工業(yè)出版社, 年。化工原理（下冊），大連理工大學(xué)，高等教育出版社，2009年。SW6-201牝工設(shè)備設(shè)計(jì)軟件1.4項(xiàng)目簡介精儲是

5、分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）最常用的一種單元操作，在化工、 煉油、石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。板式精儲塔是常見的精微分離設(shè)備，結(jié)構(gòu)上， 板式 精儲塔是一圓形筒體，塔內(nèi)裝有多層塔板，塔中部適宜位置設(shè)有進(jìn)料板，兩相在 塔板上相互接觸和分離。在板式塔提儲段底部會設(shè)置再沸器，再沸器的作用是將塔底液 體部分汽化后送回精儲塔，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以連續(xù)進(jìn)行。本設(shè)計(jì)采用立式熱虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管殼式換熱器。液體在自下而 上通過換熱器管程時(shí)部分汽化，由在殼程內(nèi)的載熱體供熱。立式熱虹吸再沸器是利用塔 底單相釜液與換熱器傳熱管內(nèi)汽液混合物的密度差形成循環(huán)推動力，構(gòu)成工藝物流在精儲塔

6、底與再沸器間的流動循環(huán)。這種再沸器具有傳熱系數(shù)高，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，釜 液在加熱段的停留時(shí)間短，不易結(jié)垢，調(diào)節(jié)方便，占地面積小，設(shè)備及運(yùn)行費(fèi)用低等顯 著優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)上的原因，殼程不能采用機(jī)械方法清洗，因此不適宜用于高粘 度或較臟的加熱介質(zhì)；而且，由于是立式安裝，因而會增加塔的裙座高度。為提高本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)確性，本設(shè)計(jì)采用了業(yè)內(nèi)常用的化工設(shè)備設(shè)計(jì)軟件 SW6-2011進(jìn)行計(jì)算校核。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔2結(jié)構(gòu)工藝說明2.1 管程和殼程物料的選擇本立式熱虹吸再沸器用于對提儲段的丙烯丙烷凝液加熱，使其氣化返回塔底，繼續(xù) 進(jìn)行精微分離，丙烯丙烷為低毒易燃介質(zhì)，工作壓力1.79MPa加熱介質(zhì)為飽和水

7、蒸氣， 干凈清潔，工作壓力0.1MP&根據(jù)換熱器設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，管程和殼程介質(zhì)的選擇一般遵循以下原則：(1) 易結(jié)垢的流體走管程，便于檢修及時(shí)清洗除垢；(2) 具有腐蝕性的流體應(yīng)走管程，可防止管束和殼體材質(zhì)受腐蝕 ，且便于管子清洗檢修；(3) 易燃易爆、有毒流體走管程，減少泄漏機(jī)會，避免引起人員中毒或者爆炸；(4) 高壓流體走管程，以防殼體受壓，節(jié)省殼體材料；(5) 被冷卻流體走殼程，可借外殼向外的散熱作用使殼體散熱，增強(qiáng)冷卻效果；(6) 流量大、粘度大的流體走殼程，流量小的流體走管程；(7) 飽和蒸汽走殼程，便于及時(shí)排出冷凝液，且蒸汽潔凈清洗方便；(8) 需要提高流速以增大其對流傳熱系數(shù)的

8、流體宜走管內(nèi),因管程流通面積常小于殼程，且可采用多管程以增大流速。(9) 物料不同，走法也就不同，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇液體流徑。故，本換熱器丙烯丙烷凝液走管程，加熱蒸汽走殼程。2.2 換熱管根據(jù)工藝計(jì)算結(jié)果，本再沸器換熱管尺寸為小25X2,長度L=3000mm數(shù)量為245 根，管心距32mm材料選用10g, I級管束，外徑允許偏差土 0.10mm制造及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 為 GB/T 17395-2008。因殼程為清潔水蒸氣，管束無需清洗，故管束排列方式為正三角形排列。2.3 管板2.3.1 管板結(jié)構(gòu)尺寸本再沸器管板采用固定管板兼做法蘭的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)工藝計(jì)算結(jié)果要求，本再沸 器為單管程單殼程結(jié)構(gòu)，管板

9、無需開分程槽，具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖2.1、圖2.2。£7634598CSJ眄00|715M60圖2.1管板結(jié)構(gòu)尺寸帕00圖2.2管板法蘭結(jié)構(gòu)尺寸2.3.2 換熱管與管板連接根據(jù)GB151-2014中6.6.1要求，強(qiáng)度脹接具有結(jié)構(gòu)簡單，管子更換和修補(bǔ)容易的 特點(diǎn)，故本裝置換熱管與管板采用脹接連接，具的適用范圍如下：a）設(shè)計(jì)壓力小于或等于4.0MPa;b）設(shè)計(jì)溫度小于或等于300 C ；c）操作中無振動，無過大的溫度波動及明顯的應(yīng)力腐蝕傾向。本再沸器設(shè)計(jì)壓力1.9MPa,設(shè)計(jì)溫度100C,操作平穩(wěn)且無明顯應(yīng)力腐蝕傾向，滿 足上述條件，故換熱管與管板采用脹接連接，脹度k=7%管孔尺寸如圖2.

10、3示。文案大全圖2.3管孔尺寸2.3.3 排管及管孔管板排孔限位圓直徑為549mm排管如圖2.4、圖2.5 ,管板開4個(gè)拉桿開孔，開孔 尺寸見圖2.6。圖2.4排管圖實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔圖2.6拉桿螺孔尺寸2.4 折流板本再沸器選用拱形折流板，弓形折流板引導(dǎo)流體垂直流過管束，流經(jīng)缺口處順流經(jīng) 過管子后進(jìn)入下一板間，改變方向，流動中死區(qū)較少，能提供高度的湍動和良好的傳熱。 其結(jié)構(gòu)尺寸見圖2.7,板厚8mm全換熱器布置7個(gè)折流板，折流板間距400mm圖2.7折流板尺寸2.5 接管及連接附件根據(jù)工藝計(jì)算結(jié)果要求，查 GB/T 17395-2008選取接管規(guī)格及尺寸見表2-1表格2-1接管數(shù)據(jù)編公稱壓力/ba

11、r外徑/mm壁厚/mm重量號規(guī)格DN長度/mm/Kg用途a250252731220015.45管程出料口b200252191020010.31管程進(jìn)料口c1502.51594.52003.8殼程出料d1002.510841502.05殼程進(jìn)料e5025573.51500.92安全閥接管f、g202.522.51500.21液位計(jì)接管h、i202.5252.51500.21排氣、排液接管根據(jù)HG/T20592-2009為接管選用配套的連接件，板由于式平焊鋼制管法蘭取材方 便，制造簡單，成本低，使用廣泛，具有良好的綜合性能，因此本裝置的管法蘭全部選 用板式平焊鋼制管法蘭，具體結(jié)構(gòu)及連接尺寸見圖2.

12、8和表2-2圖2.8板式平焊法蘭結(jié)構(gòu)規(guī)格DN公稱壓 力/bar法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K厚度mm重量/Kg螺栓孔 直徑L螺栓孔 數(shù)量規(guī)格長度/mm250254253703520.23012M27110200253603103214.22612M271001502.5265225205.14188M16651002.5210170183.41184M16605025165125202.77184M1665202.59065140.6114M1045202.59065140.6114M1045表格2-2接管法蘭及連接附件注：排氣和排液接管孔工作時(shí)常閉，用法蘭蓋密封2.6 安全泄放對安全閥接管需計(jì)

13、算其最小泄放面積，安全閥安裝在再沸器上管箱筒節(jié)處，介質(zhì)為飽和丙烯丙烷蒸汽，輸入熱量H=1622.39kW =5.84 X 106 kJ/h ,泄放壓力泄放壓力下液體汽化潛熱q=265.8 kJ/kg ,根據(jù)GB 150.1-2011附錄B中要求，選用全啟式安全閥，由制造廠提供的泄放系數(shù)為K=0.65。(1)容器安全泄放量為：(2)安全閥最小泄放面積A:最小接管內(nèi)徑為,所以選用的小50的接管滿足要求2.7 耳式支座本換熱器由于立式安裝，故采用耳式支座，具體結(jié)構(gòu)尺寸見圖2.9圖2.9耳式支座以下各部分計(jì)算內(nèi)容系根據(jù)JB/T 4712.3-2007容器支座 第3部分：耳式支座 附錄A進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算

14、數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)壓力PMPa1.9示意圖：設(shè)計(jì)溫度tC1001 X .*殼體內(nèi)徑Dimm600T設(shè)備總高度H0mm4374Iph_j支座底板離地向局度mm10000支座底板距設(shè)備質(zhì)心hmm750風(fēng)壓圖度變化系數(shù) fi1r-iF 設(shè)置地區(qū)的基本風(fēng)壓q0N/m2450,；地震設(shè)防烈度（地震加速度）7地展修響系數(shù)a0.08殼體材料Q345Rj設(shè)計(jì)溫度卜許用應(yīng)力EMPa189圓筒名義厚度6 nmm8厚度附加量Cmm0.8圓筒后效諄度bemm4.2設(shè)備總質(zhì)量m0kg2493.5偏心載荷GeN0偏心距Semm0, rrb2mm90r_ 1 _12mm180.i 11simm40qJ6 3mm6設(shè)備保溫厚mm0設(shè)

15、備外徑DOmm616支座數(shù)量n2不均勻系數(shù)k1所選耳式支座型號JB/T4712.3-2007 ,耳總座 B 2- I1.耳座安裝尺寸計(jì)算D = M + 24+ 24- 2% -$1901.52mm2.耳座載荷計(jì)算1954.90地震載荷Pj二a叫T - 44N風(fēng)載荷:1.2如2出/1(454.967N水平力P取PW口 Pe+0.25PW勺大值，NPe+0.25PW =2318.64584N因此P=2318.64584N耳式支座實(shí)際承受載荷Q=一叫 g+G,、蟲絲送兒冊.07605kNkxn3.才一算支座處圓筒所受的支座彎矩Qx(h-sJ Mr =工_-=L1032.250647684kN-ni校

16、核所選耳式支座耳式支座本體允許載荷QkN60（根據(jù)所選支座查表3,表4,表5得 至IJ）支座處圓筒的許用彎矩MLkN-m74.27（根據(jù)6 e和p查表B.1內(nèi)插得到）判斷依據(jù):Q<Q且ML<ML,所選耳式支座合格耳式支座最終校核結(jié)果合格附表1風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi距地而圖度Ht地面粗糙度類別ABC51.171.000.74101.381.000.74151.521.140.74201.631.250.84301.801.421.00401.921.561.13502.031.671.25602.121.771.35702.201.861.45802.271.951.54902.342

17、.021.621002.402.091.701502.642.382.03附表2對應(yīng)于設(shè)防烈度民max值設(shè)防烈度789設(shè)計(jì)基本地震加速度0.1g0.15g0.2g0.3 g0.4g地展修響系數(shù)取大值OCmax0.080.120.160.240.322.8 管箱、管箱法蘭與封頭根據(jù)GB151-2014中6.2本立式再沸器選用B型封頭管箱結(jié)構(gòu)，封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓 封頭具結(jié)構(gòu)尺寸見圖2.10 ;根據(jù)化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì) 第122頁管箱結(jié)構(gòu)尺 寸要求，管箱圓筒長度取L=200 mm根據(jù)JBT4703-2000管箱法蘭選用長頸對焊法蘭， 結(jié)構(gòu)尺寸見圖2.11。圖2.11長頸對焊法蘭3強(qiáng)度計(jì)算3.1工

18、藝參數(shù)計(jì)算結(jié)果表殼程物料名稱進(jìn)口凝液飽和水蒸氣出口混合蒸汽水Kg/h進(jìn)口998802588出口998802588操作溫度o C進(jìn)口52.9100出口53100操作壓力MPa1.790.1定性溫度o C52.9100液體密度kg/m3445958.1導(dǎo)熱系數(shù)W/mo C0.0720.683熱容kJ/kgo C1.6412.02粘度P&S0.0000750.000283表面張力N/m0.004173氣化潛熱kJ/kg265.82256.9氣體密度kg/m331.10.51導(dǎo)熱系數(shù)W/mo C熱容kJ/kgo C粘度P&S0.00000880.000012氣化潛熱kJ/kg設(shè) 備 結(jié)

19、 構(gòu) 參 數(shù)形式立式熱虹吸式臺數(shù)1殼體內(nèi)徑mm600殼程數(shù)1管徑mm25管心距mm32管長mm3000排列方式正三角形排列管數(shù)目（根）245折流板數(shù)（個(gè)）7傳熱回積m57.53折流板間距mm400管程數(shù)1材質(zhì)碳鋼接管尺寸mm進(jìn)口200150出口250100主要計(jì)算結(jié)果9殼程流速m/s0.734傳熱膜系數(shù)W/m» o C966.58334.6污垢熱阻mo C /w0.0001760.00009阻力損失MPa0.006458熱負(fù)荷kW1622.4傳熱溫差o C47.1總傳熱系數(shù)W/m»o C866裕度61.1備注3.2計(jì)算條件設(shè)計(jì)計(jì)算條件殼程管程設(shè)計(jì)壓力ps0.1MPa設(shè)計(jì)壓力

20、pt1.9MPa設(shè)計(jì)溫度ts100C設(shè)計(jì)溫度tt53C殼程圓筒內(nèi)徑Di600mm管箱圓筒內(nèi)徑Di600mm材料名稱Q345R材料名稱Q345R簡圖文案大全3.3強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算內(nèi)容3.3.1 殼程圓筒校核計(jì)算3.3.2 前端管箱圓筒校核計(jì)算3.3.3 前端管箱封頭校核計(jì)算3.3.4 后端管箱圓筒校核計(jì)算3.3.5 后端管箱封頭校核計(jì)算3.3.6 開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.7 管板校核計(jì)算3.3.8 管箱法蘭校核計(jì)算內(nèi)徑D600.00mm材料Q345R（板材）試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPaH設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力189.00MPa后試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)345.00MPa仃鋼板負(fù)偏差 C0.30mm腐蝕裕量G

21、1.00mm焊接接頭系數(shù)*0.80厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度PcDi=2CTt_Pc = 0.18mm有效厚度& = 6 - C1- C2= 6.70mm名義厚度& =8.00mm重量359.85Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值Pt = 1.25 p R = 0.1250居MPa壓力試驗(yàn)允許通過 的應(yīng)力水平周TTp< 0.90os = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下 圓筒的應(yīng)力0T = Pt.( D +a)=6.2926e.1MPa校核條件<5T< fa?校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力2-。4pw=(Di+a) = 3.75695MP

22、a設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng) 力tPc(D 塔)=26e= 4.53MPa170.10MPa校核條件Ht > CT結(jié)論筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度6.00mm,合格3.3.2前端管箱筒體計(jì)算計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力Pc1.90MPa山設(shè)計(jì)溫度t53.00° C內(nèi)徑D600.00mm材料Q345R （板材）試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力189.00MPa試驗(yàn)溫度Mt屈服點(diǎn)345.00MPa鋼板負(fù)偏差C0.30mm腐蝕裕量G2.00mm焊接接頭系數(shù)*0.80厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度PcDi=2crt*-Pc =

23、3.37mm有效厚度& = & - Ci- C 2= 5.70mm名義厚度6n =8.00mm重量23.99Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值Pt= 1.25 p 仔=2.3750MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平IMtkM 0.90 h = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下 圓筒的應(yīng)力5= PT. +5e) = 140.21 26e.4MPa校核條件HWT校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力2展©小Pw= "(Di曰二3.20149MPa設(shè)計(jì)溫度卜計(jì)算應(yīng) 力tPcO 塔)=2&= 100.95MPaHt*170.10MPa校核條件

24、fcjt® >cet結(jié)論筒體名義厚度大于或等于 GB151中規(guī)定的最小厚度7.00mm,合 格3.3.3前端管箱封頭計(jì)算計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力Pc1.90MPa設(shè)計(jì)溫度t53.00° C內(nèi)徑D600.00mm曲面深度hi150.00mm材料Q345R （板材）設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 同t189.00MPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPa鋼板負(fù)偏差G0.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)40.80壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值Pt= 1.25 p= 2.3750MPa壓力試驗(yàn)允許通過的 應(yīng)力hitb

25、M 0.90 as = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng) 力5= PT.(KDi .5h)= 139.55 2&hQMPa校核條件<Tt< t校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)K = 1 2+ 但)=1.000061r a i j 1計(jì)算厚度,KpcDi庫=2Htg.5pc = 3.36mm有效厚度6eh =“- C- C2= 5.70mm最小厚度褊=3.00mm名義厚度&h = 8.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量27.47Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力pw=*St = 3.21662MPa合格結(jié)論3.3.4后端管箱筒體計(jì)算計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-20

26、11計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力Pc1.90MPa卜設(shè)計(jì)溫度tP 53.00電C1內(nèi)徑D600.00mm.材料Q345R （板材）試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力:189.00MPa試驗(yàn)溫度卜屈服點(diǎn)345.00MPa_鋼板負(fù)偏差C0.30mm _腐蝕裕量C22.00mm _焊接接頭系數(shù)力0.80厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度PcDimm=2at*-FC = 3.37有效厚度& = & - Ci- C 2= 5.70mm名義厚度& = 8.00mm重量23.99Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值Pt = 1.25 p 舟=2.3750MPa壓力試驗(yàn)

27、允許通過的應(yīng)力水平TbM 0.90 H = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下 圓筒的應(yīng)力ot = PMDi +')=140.212瓦仲M(fèi)Pa校核條件<Tt< Mt校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力2己3金Pw= (Di 幅)=3.20149MPa設(shè)計(jì)溫度卜計(jì)算應(yīng) 力tpc (Di +Be)X =茄一=100.95J eeMPaIdt*170.10MPa校核條件 t ©> CTt結(jié)論筒體名義厚度大于或等于 GB151中規(guī)定的最小厚度7.00mm,合格3.3.5后端管箱封頭計(jì)算計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力Pc2.00

28、MPa設(shè)計(jì)溫度t53.00° C內(nèi)徑D600.00mm曲面深度hi150.00mm材料Q345R （板材）品設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 hit189.00MPai試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPaDe鋼板負(fù)偏差C0.30mm腐蝕裕量G2.00mm焊接接頭系數(shù)40.80壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值P = 1.25 P-備=2.3750MPa壓力試驗(yàn)允許通過的 應(yīng)力IdtfcrT< 0.90 Os =310.50MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng) 力aT = pT.(KDi +0.5 居h) 2%。=139.55MPa校核條件<t< Mt校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系

29、數(shù)K =6.2十22Di< i /1=1.0000計(jì)算厚度,_KPcDi*=2of®-0.5pc=3.54mm有效厚度6eh = Ah -G C 2:=5.70mm最小厚度&in = 3.00mm名義厚度品=8.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量27.47Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力pw|=2仃.幗h = 3.21662KDj40.5&hMPa結(jié)論合格3.3.6開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)再沸器換熱的工藝要求及結(jié)構(gòu)需要，需在換熱器上開孔接管，開孔接管如下:接管規(guī)格DN公稱壓力/bar外徑/mm壁厚/mm重量/Kg用途250252731215.45管程出料口20025219

30、1010.31管程進(jìn)料口1502.51594.53.8殼程出料1002.510842.05殼程進(jìn)料5025573.50.92安全閥接管202.5252.50.21液位計(jì)接管202.5252.50.21排氣、排液接管容器開孔時(shí)，需考慮開孔對設(shè)備強(qiáng)度的削弱作用，一定情況下還需對開孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng), 對于以上開孔，只需考慮計(jì)算同一開口部位，各壓力狀態(tài)下最大開孔即可。下列計(jì)算中 N1為管程進(jìn)料口 , N2為殼程出料口。接管：N1, （|）273x12計(jì)算方法：GB150.3-2011等時(shí)積補(bǔ)強(qiáng)法，單孔設(shè)計(jì)條件簡圖計(jì)算壓力Pc1.9MPa設(shè)計(jì)溫度53C殼體型式橢圓形封頭£Jk hi二A :/i _&

31、lt; A jL Aj殼體材料 名稱及類型Q345R 板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)0.8X。二7-A殼體內(nèi)直徑D600mm殼體開孔處名義厚度6n8mm殼體厚度負(fù)偏差C10.3mm殼體腐蝕裕量C22mm殼體材料許用應(yīng)力189MPa橢圓形封頭長短軸之比2凸形封頭上接管軸線與封 頭軸線的夾角(° )0接管實(shí)際外伸長度200mm接管連接型式插入式接管接管實(shí)際內(nèi)彳時(shí)長度0mm接管材料 名稱及類型20(GB9948)管材接管焊接接頭系數(shù)0.80接管腐蝕裕量2mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名 稱凸形封頭開孔中心至 封頭軸線的距離mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度mm接管厚度負(fù)偏差a1.2mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差Crmm接管材

32、料許用應(yīng)力«149.94MPa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力 4MPa開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算非圓形開孔長直徑255.4mm開孔長徑與短徑之比1殼體計(jì)算厚度63.4035mm接管計(jì)算厚度6 t1.5877mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) f rr0接管材料強(qiáng)度削弱系 數(shù)fr0.7933開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算直徑d255.4mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度B510.8mm接管肩效外伸長度hi55.361mm接管有效內(nèi)彳時(shí)長度h20mm開孑L肖U弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A8822 mm殼體多余金屬面積A5782 mm接管多余金屬囿枳A6342 mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積A242 mm2A+A+A- 1236mm ,大于A,不需另加補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈面積A2 mmA-

33、( A+A2+A)2 mm結(jié)論：合格接管： NZ ()159x4.5計(jì)算方法：GB150.3-2011等時(shí)積補(bǔ)強(qiáng)法，單孔設(shè)計(jì)條件簡圖計(jì)算壓力Pc0.1MPa設(shè)計(jì)溫度100C殼體型式圓形筒體殼體材料Q345R名稱及類型板材_E_幾怦ZT 丁 LXL人干佼佼大力必。0.8£ill殼體內(nèi)直徑D600mmJ 1、7QXJL 1小/LXLd2h 乂5c。n8mmtL »殼體厚度負(fù)偏差Ci0.3mm1AA)殼體腐蝕裕量C21mm殼體材料許用應(yīng)力189MPa接管軸線與筒體表面法線 的夾角(° )0凸形封頭上接管軸線與封 頭軸線的夾角(° )接管實(shí)際外伸長度200mm接

34、管連接型式插入式接管接管實(shí)際內(nèi)彳時(shí)長度0mm接管材料 名稱及類型10(GB9948)管材接管焊接接頭系數(shù)0.8接管腐蝕裕量1mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名 稱凸形封頭開孔中心至 封頭軸線的距離mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度mm接管厚度負(fù)偏差a0.45mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差Crmm接管材料許用應(yīng)力121MPa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力 4MPa開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算非圓形開孔長直徑152.9mm開孔長徑與短徑之比1殼體計(jì)算厚度60.1764mm接管計(jì)算厚度6 t0.062mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) f rr0接管材料強(qiáng)度削弱系 數(shù)fr0.6402開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算直徑d152.9mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度B305.8mm接管肩效外伸長度hi26.231

35、mm接管有效內(nèi)彳時(shí)長度h20mm開孑L肖U弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A272 mm殼體多余金屬面積A9832 mm接管多余金屬囿枳A1002 mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積A92 mmA+A2+A- 1092mm ,大于A, /、需另加補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈面積A42 mmA-( A+A2+A3)2 mm結(jié)論：合格3.3.7兼作法蘭固定式管板計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算條件簡圖殼程圓筒設(shè)計(jì)壓力Ps0.1MPa設(shè)計(jì)溫度Ts100c平均金屬溫度t s100QC1裝配溫度t o150C材料名稱Q345RII yT設(shè)計(jì)溫度卜許用應(yīng)力引189Mpa事 G _一 小平均金屬溫度卜彈 性模量E1.97e+05Mpa平均金屬溫度卜熱 膨脹系數(shù)也1.15

36、3e-05白mm/mnC殼程圓筒內(nèi)徑D600mm殼程圓筒名義厚度&8mm殼程圓筒有效厚度限6.7mm殼體法蘭設(shè)計(jì)溫JTT彈性模量 &1.97e+05MPa- 一_ 2冗程圓筒內(nèi)直徑板截回積A=0.25 7T D2.827e+052 mm殼程圓筒金屬橫截面積 As=n& ( D+& )1.277e+042 mm管設(shè)計(jì)壓力pt1.9MPa箱 圓 筒設(shè)計(jì)溫度Tt53GC材料名稱Q345R設(shè)計(jì)溫度卜彈性模量Eh1.994e+05MPa管箱圓筒名義厚度（管箱為高頸法蘭取法蘭頸部大小 端平均值）&21mm管箱圓筒有效厚度梟19mm管箱法蘭設(shè)計(jì)溫JT下彈性模量 E1.

37、994e+05MPa換熱管材料名稱10(GB9948)管子平均溫度1153C設(shè)計(jì)溫度卜管子材料許用應(yīng)力可11121MPa設(shè)計(jì)溫度卜管子材料屈服應(yīng)力61181MPa設(shè)計(jì)溫JT下管子材料彈性模量 E11.97e+05MPa平均金屬溫JTT管子材料彈性模量日1.994e+05MPa平均金屬溫度卜管子材料熱膨脹系數(shù)豆11.114e-05mm/mmoC管子外徑d25mm管子壁厚612mm換熱管管子根數(shù)n245換熱管中心距S32mm一根官子金屬板截回積a=n6t（d-a）144.52 mm換熱管長度L3000mm管子有效長度（兩管板內(nèi)側(cè)間距）Li2914mm管束模數(shù)K = E na/ LD4037MPa管

38、子回轉(zhuǎn)半徑 i =0.25d2 +(d -2&)28.162mm管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度lcr495mm系數(shù)C =設(shè)；/仃；146.6比值lcr/i60.64管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力（g03） 回b=二三 r i2（L i）MPa管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力（CL）2icr 2 J2Cr71.78MPa材料名稱16Mmi設(shè)計(jì)溫度1p100oC管設(shè)計(jì)溫度卜許用應(yīng)力后工178MPa設(shè)計(jì)溫度卜彈性模量Ep1.97e+05MPa管板腐蝕裕量C23mm管板輸入厚度6n43mm管板計(jì)算厚度636mm隔板槽面積（包括拉桿和假管區(qū)面積）Ad02 mm板管板強(qiáng)度削弱系數(shù)刈0.4管板剛度削弱系數(shù)N0.4管子加強(qiáng)系數(shù)K2 =1

39、.318 D_jEtna/EpL6"K =4.505管板和管子連接型式脹接，開槽管板和管子脹接（焊接）高度l40mm脹接許用拉脫應(yīng)力q4MPa焊接許用拉脫應(yīng)力qMPa管材料名稱16Mmi管箱法蘭厚度"42mm法蘭外徑Df760mm箱基本法二力矩M m2.773e+07Nmm管程壓力操作工況下法蘭力Mp3.318e+07Nmm法二竟度 bf =(Df -Di )/280mm法比值瓦/ Di0.03167比值a' / Di0.07系數(shù) C"(按葡D , &"/D ,查<<GB151-2014>圖 25)0.00蘭系數(shù)缶&qu

40、ot;(按6JD , f/D ,查<<GB151-2014>>B 26)0.00562旋轉(zhuǎn)剛度 "=&®些)+Eh£ 12 Di +bf (Di 104.1MPa材料名稱16MnH殼殼體法蘭厚度工43mm法蘭外徑Df760mm體法二竟度 bf =(Df -Di)/280mm比值/口0.01117法比值百/ Di0.07167蘭系數(shù) C',按6h/D, f/D,查<<GB151-2014>圖 250.00系數(shù),按&/D ,占7D,查<<GB151-2014>>B 260.000

41、6302旋轉(zhuǎn)剛度 K' _1 2Efbf l2df12 Dj +bf、Di+ Esb J21.72MPa法蘭外徑與內(nèi)徑之比K = Df/Di1.267殼體法蘭應(yīng)力系數(shù)丫（按K查vvGB150 2011>>S7-9）8.349旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù) K =工3 f 4 Kt0.004226膨脹節(jié)總體軸向剛度 工0N/mm系數(shù)計(jì)算管板第一彎矩系數(shù)（按K, Kf查v<GB151-2014>>B 27）m10.2494系數(shù)中二旦K Kf13.19系數(shù)(按 Kt Kf §<<GB1598>>ffl 29) G22.874換熱管束與不帶膨

42、脹節(jié)殼體剛度之比q =EnaEsAs2.806換熱管束與帶膨脹節(jié)殼體剛度之比小Etna（EsAs +KexL）Qex 一EsAsKexL管板第二彎矩系數(shù)（按K,Q或Qex查vvGB151-2014>ffi 28（a）或（b） m22.714系數(shù)（帶膨脹節(jié)時(shí)Qex代替Q M1 =-m 12K （Q+G2）0.004908系數(shù)（按K, Q或Qx查圖30） G30.01008法蘭力矩折減系數(shù)UKf/（Kf+G3)0.2954管板邊緣力矩變化系數(shù)_1"Kf K'f1.984法二力矩及化系數(shù)Mf=AMKf/K；0.414管 板參管板開孔后面積A = A- 0.25nnd 21.6

43、25e+052 mm管板布管區(qū)面積（三角形布管）At =0.866 nS 2+Ad（止方形布管）At = nS 2 + Ad2.173e+052 mm數(shù)管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 Dt =q4At /n526mm系 數(shù) 計(jì) 算系數(shù)九=A / A0.5747系數(shù) P=na/A0.2179系數(shù) 工=0.4+0.6父(1 +Q)/九4.373系數(shù)(帶膨脹節(jié)時(shí)Qex代替Q)S=0.4(1+P)+(0.6+Q)/X6.414管板布管區(qū)當(dāng)量直徑匕殼體內(nèi)徑之比R = Dt / Di0.8766管板周邊小布管區(qū)無量綱寬度k = K (1- R)0.5559僅有殼程壓力Ps作m下的危險(xiǎn)組合工況(R = 0)不計(jì)溫差應(yīng)力

44、計(jì)溫差應(yīng)力換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差 i(t t-t 0)- «s(t s-t 0)0.0-0.0005566當(dāng)量壓力組合PC = PS0.10.1MPa后效壓力組合Pa =£s Ps +附Et0.4373-23.74MPa基本法蘭力矩系數(shù)n4MmMm 3MDi3Pa0.6504-0.01198管板邊緣力矩系數(shù)M =M m+(4M )Mi0.6601-0.002246管板邊緣剪力系數(shù) v=WM8.708-0.02963管板總彎矩系數(shù)m =皿+21 +v2.460.1741系數(shù)6值僅用于m>0時(shí)G1e =3m WK0.65990.04671系數(shù)G11當(dāng)m>0時(shí)，按K和m查圖31(a) 實(shí)線當(dāng)m <0時(shí)，按K和m查圖31 (b)1.3730.252系數(shù) Gim > 0 , G1 =ma踞e，G),m< 0 ,Gi1.3730.252管板徑向應(yīng) 力系數(shù)%=1 (1 )G14 Q +G